嘧啶核苷酸合成也有兩條途徑：即從頭合成和補救合成。本節(jié)主要論述其從頭合成途徑。
(一)嘧啶核苷酸的從頭合成
與嘌呤合成相比，嘧啶核苷酸的從頭合成較簡單，同位素示蹤證明，構(gòu)成嘧啶環(huán)的N1、C4、C5及C6均由天冬氨酸提供，C3來源于CO2，N3來源于谷氨酰胺。(圖8－7)
圖8－7 嘧啶環(huán)合成的原料來源
嘧啶核苷酸的合成是先合成嘧啶環(huán)，然后再與磷酸核糖相連而成的。
1.尿嘧啶核苷酸(UMP)的合成，由6步反應(yīng)完成：(圖8－8)
圖8－8 UMP的生物合成
(1)合成氨基甲酰磷酸(carbamoyl phosphate)：嘧啶合成的第一步是生成氨基甲酰磷酸，由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ(carbamoyl phosphate synthetase Ⅱ，CPS－Ⅱ)催化CO2與谷氨酰胺的縮合生成。正如氨基酸代謝中所討論的，氨基甲酰磷酸也是尿素合成的起始原料。但尿素合成中所需氨基甲酰磷酸是在肝線粒體中由CPS－Ⅰ催化合成，以NH3為氮源；而嘧啶合成中的氨基甲酰磷酸在胞液中由CPSⅡ催化生成，利用谷氨酰胺提供氮源。CPS－Ⅰ和CPS－Ⅱ的比較見下表8－1。醫(yī)學(xué)全在.線提供
(2)合成甲酰天冬氨酸(carbamoyl aspartate)：由天冬氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶(aspartate transcarbamoylase，ATCase)催化天冬氨酸與氨基甲酰磷酸縮合，生成氨基甲酰天冬氨酸(carbamoyl aspartate)。此反應(yīng)為嘧啶合成的限速步驟。ATCase是限速酶，受產(chǎn)物的反饋抑制。不消耗ATP，由氨基甲酰磷酸水解供能。
表8－1 兩種氨基甲酰磷酸合成酶的比較
| 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ | 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ | |
| 分布 | 線粒體現(xiàn)肝臟) | 胞液（所有細胞) |
| 氮源 | 氨 | 谷氨酰胺 |
| 變構(gòu)激活劑 | N乙酰谷氨酸 | 無 |
| 反饋抑制劑 | 無 | UMP（哺乳類動物) |
| 功能 | 尿素合成 | 嘧啶合成 |
(3)閉環(huán)生成二氫乳清酸(dihydroortate)：由二氫乳清酸酶(dihyolroorotase)催化氨基甲酰天冬氨酸脫水、分子內(nèi)重排形成具有嘧啶環(huán)的二氫乳清酸。
(4)二氫乳清酸的氧化：由二氫乳清酸還原酶(dihydroorotate dehyolrogenase)催化，二氫乳清酸氧化生成乳清酸(orotate)。此酶需FMN和非血紅素Fe2＋，位于線粒體內(nèi)膜的外側(cè)面，由醌類(quinones)提供氧化能力，嘧啶合成中的其余5種酶均存在于胞液中。
(5)獲得磷酸核糖：由乳清酸磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶催化乳清酸與PRPP反應(yīng)，生成乳清酸核苷酸(orotidine-5′-monophosphate，OMP)。由PRPP水解供能。
(6)脫羧生成UMP：由OMP脫羧酶(omp decarboxylase)催化OMP脫羧生成UMP。
Jones等研究表明，在動物體內(nèi)催化上述嘧啶合成的前三個酶，即CPS－Ⅱ，天冬氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶和二氫乳清酸酶，位于分子量約210kD的同一多肽鏈上，是一個多功能酶；因此更有利于以均勻的速度參與嘧啶核苷酸的合成。與此相類似，反應(yīng)(5)和(6)的酶(乳清酸磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶和OMP脫羧酶)也位于同一條多肽鏈上。嘌呤核苷酸合成的反應(yīng)(3)、(4)、(6)，反應(yīng)(7)和(8)及反應(yīng)(10)和(11)也均為多功能酶。這些多功能酶的中間產(chǎn)物并不釋放到介質(zhì)中，而在連續(xù)的酶間移動，這種機制能加速多步反應(yīng)的總速度，同時防止細胞中其它酶的破壞。
